汽车天桥满堂支架方案计算

XXX广西荔浦至玉林高速公路项目土建№19分部

（K237+180～K251+990）

汽车天桥满堂支架计算书

XXX广西荔玉高速公路土建№19分部

二〇一九年五月

XXX分部 汽车天桥满堂支架计算书

目 录

1、编制依据 .......................................... 1 2、工程概况 .......................................... 1 3、支架计算 .......................................... 4

3.1 支架计算参数 .......................................... 4 3.2 荷载计算参数 .......................................... 4 3.3 现浇箱梁支架验算 ....................................... 6

3.3.1 翼缘板支架验算 ............................................. 7 3.3.2 腹板及梁端支架验算 ......................................... 8 3.3.3 内箱支架验算 ............................................... 8

3.4 底模计算 .............................................. 9 3.5 次龙骨100×100mm木方验算 .............................. 10 3.6承重梁验算 ............................................ 11

4、支架立杆地基承载力验算 ........................... 12 5、腹板斜支撑钢管计算 ............................... 13 6、结论 ............................................. 14

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1、编制依据

（1）《公路工程技术标准》（JTG B01—2014）

（2）《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80/1-2017） （3）《公路桥涵施工技术规范》 (JTG/T F50-2011) （4）《工程测量规范》（GB50026—2007） （5）《木结构设计标准》（GB50005-2017）

（6）《建筑施工模板安全技术规范》（JGJ 62-2008） （7）《钢结构设计标准》（GB 50017-2017） （8）《建筑结构荷载规范》（GB 50009-2012）

（9）《公路桥梁抗风设计规范》（JTG/T 3360-01-2018） （10）《公路钢结构桥梁设计规范》（JTG D64-2015） （11）《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63-2007）

（12）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG 3362-2018） （13）《建筑施工承插型盘扣式钢管支架安全技术规程》（JGJ 231-2010） （14）《钢结构设计标准》（GB50017-2017）

2、工程概况

在玉林市垃圾处理场西侧约1km附近与国道324交叉，设玉林西互通立交。路线继续南行，于丘陵间布设，经瓜地坡西、竹兜坡东，于推雷岭西跨东干渠，路线由上地村田地间穿过，路线在K249+285跨车陂江，由玉林市福绵规划区西侧绕行，终点设置福绵互通立交。主线起点桩号K237+180（ZK237+230），终点桩号K251+990，主线长度14.81Km。

K246+990汽车天桥桥墩采用轻型墩、桩基础；桥台采用肋板式台、桩基础。本桥在0、3号桥台处设置D80型伸缩缝。上部为现浇连续箱梁，跨径布置为20+32+20m。箱梁梁高为l.45m，桥宽8.5m，箱梁采用单箱单室截面形式，顶板宽8.5m，底板宽4.0m，两侧悬臂各2.0m。

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图2.2-1 20m现浇箱梁立面图

图2.2-2 32m现浇箱梁立面图

图2.2-3现浇箱梁梁中断面图

连续箱梁盘扣式钢管现浇支架的模板系统由下而上依次为：支架基础、底托、盘扣式钢管支架（立杆φ60×3.2mm，横杆及斜杆φ48×2.5mm）、顶托、I14承重梁、I10分配梁和底模等组成。根据梁体荷载的分布特点，不同部位采用不同的柱网间距，以调节不同部位立杆的承载能力。立杆顶设顶托，上铺I14工钢，工钢上铺10×5cm方木+15mm竹胶板做底模。

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图2.2-4 现浇天桥跨中断面支架布置图

图2.2-5 现浇天桥墩顶断面支架布置图

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内箱处立杆纵向间距为1.2m，横向间距为0.6m，步距为1.5m；翼缘板立杆纵向间距为1.2m，横向间距为1.2m，步距为1.5m；梁端及腹板立杆纵向间距为1.2m，横向间距为0.6m，步距为1.5m。具体布置见下表所示：

表2.2-1 汽车天桥现浇箱梁支架布置形式

部位 内箱 腹板 翼缘板 横向间距（m） 0.6 0.6 1.2 纵向间距（m） 1.2 1.2 1.2 步距（m） 1.5 1.5 1.5 汽车天桥 适用范围 3、支架计算

当盘扣支架作为模板支撑架时，模板支撑架结构设计计算应包含以下内容： ①、计算最不利单肢立杆轴向力及承载力； ②、地基承载力验算；

③、风荷载作用下的架体倾覆验算。

3.1 支架计算参数

我分部采用的钢管规格为立杆φ60×3.2mm，横杆及斜杆φ48×2.5mm，钢材为 Q345钢材，钢材抗拉、抗压和抗弯强度设计值取为 305MPa，弹性模量取为 206GPa。模板采用复合不锈钢平面模板，面板厚度为：6mm+2mm。支架钢管截面特性如下表所示：

表 3.1-1 支架钢管截面特性

部位 外径 d(mm) 48 壁厚 t(mm) 截面积 A(mm2) 3.57×10 2惯性矩 I(mm4) 9.28×10 4抵抗矩 W(mm3) 3.86×10 3回转半径 i （mm） 16.1 横杆 2.5 立杆 60 3.2 5.71×10 29.28×10 43.86×10 320.10 3.2 荷载计算参数

⑴、永久荷载

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①、新浇砼自重NG1=γ×v，γ取26kN/m3;

②、模板及支撑楞自重NG2： 单位面积模板荷载取4kN / m2 ； G 2

③、支架自重 NG 3 ：本工程支架采用 1.5m 的立杆，0.6m、0.9m、1.2m 的横杆，杆件单位重量如下表所示：

表4-2 盘 扣支架杆件单位重量

名称 立杆 横杆 规格（mm） Φ60×3.2×1500 Φ48×600 Φ48×900 Φ48×1200 斜杆 Φ48×1089 Φ48×1238 Φ48×1668 Φ48×1436 Φ48×1820 理论质量（kg） 9.6 2.3 3.2 4.1 4.3 4.7 5.9 5.3 6.4 ⑵、可变荷载

①、施工人员、机具荷载 N Q 1：单位面积均布荷载取1kN/m2； ②、砼振捣荷载 N Q 2 ：单位面积均布荷载取 2kN/ m2；

③、风荷载：风荷载值按《公路桥梁抗风设计规范》（JTG /T D60-01—2004）计算：

VZ K 1V10=19.48m / s；

Vg= GVVZ=1.3119.48=25.5m / s；

单根立柱钢管单位长度上的横向风荷载： FH=0.5Vg 2CH A=1.25×103×25.52×0.7×2=0.57kN；

汽车天桥支架单位长度风荷载为：0.57/（10+0.9×29）=0.016kN/m。 式中VZ：基准高度Z处的风速；

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η：风速重现期系数，现浇箱梁施工期少于3年，采用5年重现期风速系数η=0.78；

K1：风速高度变化修正系数，支架最大高度约10m，偏安全按表3.2.5取B类地区10m高度为1.12；

V10：基本风速，为22.3m/s； Vg：静阵风风速；

GV：静阵风系数，对B类地表，加载长度取1.31； ρ：空气密度，取1.25； CH ：对于钢管CH=0.7；

A：：顺风向投影面积，取最大值，A=0.048×（10+0.9×29）=2m2

由风荷载产生的轴向力：在水平风荷载的作用下，计算单元产生的倾覆力矩为：

；在风荷载作用下，计算立杆单元产生的附加轴向力时，偏安全按

支架横向间距lb均取1.2m计算；立杆数n取为8，得最大附加轴力为：

N𝑤𝑛=(2𝑛−1)𝑛𝑙

𝑏

6𝑀𝑤𝑞

=6×6×0.5×0.57÷（2×8—1）÷8÷1.2=0.071kN。 ⑶、荷载组合

当不组合风荷载时，立杆轴向力按下式进行组合： 𝑁=1.35(𝑁𝐺1+𝑁𝐺2+𝑁𝐺3)+1.4(𝑁𝑄1+𝑁𝑄2) 当组合风荷载时，立杆轴向力按下式进行组合： 𝑁𝑊=1.35(𝑁𝐺1+𝑁𝐺2+𝑁𝐺3)+0.9×1.4(𝑁𝑄1+𝑁𝑄2)

3.3 现浇箱梁支架验算

偏安全考虑，支架搭设高度按最大高度10m考虑，计算横杆取0.6m、0.9m、1.2m的横杆，梁长20m和32m箱梁现浇支架结构形式相同。内箱处立杆纵向间距为1.2m，横向间距为1.2m，步距为1.5m；翼缘板立杆纵向间距为1.2m，横向间距为1.2m，步距为1.5m；梁端及腹板立杆纵向间距为1.2m，横向间距为0.6m，步距为1.5m。则得

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单根立杆所承受的最大杆系自重为：

翼缘板：NG3=7×10.25×10N+7×4.72×10N+7×4.72×10N=1.38kN。 梁端及腹板：NG3=7×10.25×10N +7×2.93×10N +7×4.72×10N =1.25kN。 内箱处：NG3=7×10.25×10N +7×4.72×10N +7×4.72×10N =1.38kN。

3.3.1 翼缘板支架验算

混凝土厚度按0.35m计算。支架布置为：1.2m×1.2m（横距×纵距），步距为1.5m。 ①、新浇砼自重：NG1=P1*A=26×0.35×1.2×1.2=13.10kN。 ②、模板及支撑楞自重：NG2= P2*A =4×1.2×1.2=5.76kN。 ③、支架自重NG3=1.38 kN。

④、施工人员、机具荷载NQ1= P4*A=1×1.2×1.2=1.44kN。 ⑤、砼振捣荷载NQ2= P5*A=2×1.2×1.2=2.88 kN。

不组合风荷载时，按规范进行荷载组合，得单根立杆受力大小为： 𝑁=1.35(𝑁𝐺1+𝑁𝐺2+𝑁𝐺3)+1.4(𝑁𝑄1+𝑁𝑄2) =1.35×(13.10+5.76+1.38)+1.4×(1.44+2.88)=33.38kN。

组合风荷载时，按规范进行荷载组合，得单根立杆受力大小为： 𝑁𝑊=1.35(𝑁𝐺1+𝑁𝐺2+𝑁𝐺3)+0.9×1.4(𝑁𝑄1+𝑁𝑄2) =1.35×(13.10+5.76+1.38)+0.9×1.4×(1.44+2.88+0.071)=32.86kN。

不组合风荷载时单根立杆受力较不利，故按不组合风荷载的立杆轴向力进行强度及稳定性验算。

强度验算：σ=γ0×N/A=1.1×33.38×103/571=64.3MPa<305MPa。满足要求。 稳定性验算：压杆计算长度根据《建筑施工盘扣式脚手架安全技术规范》：l0=μk（h+2a）（h为步距150cm，a为立杆伸出顶层水平杆长度，取50cm）。得l0=1.1（150+2×50）=275cm，则有杆件长细比λ= l0/i=2750/20.1=136.8，查《建筑施工盘扣式脚手架安全技术规范》得压杆稳定性系数φ=0.365。

σ=N/φA=33.38×103/（571×0.365）=160.16MPa<305MPa，满足要求。

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3.3.2 腹板及梁端支架验算

混凝土厚度按1.45m计算。支架布置为：0.6m×1.2m（横距×纵距），步距为1.5m。 ①、新浇砼自重：NG1=P1*A=26×1.45×0.6×1.2=27.14kN ②、模板及支撑楞自重：NG2= P2*A =4×0.6×1.2=2.88kN。 ③、支架自重NG3=1.25kN。

④、施工人员、机具荷载NQ1= P4*A=1×0.6×1.2=0.72kN。 ⑤、砼振捣荷载NQ2= P5*A=2×0.6×1.2=1.44kN。

不组合风荷载时，按规范进行荷载组合，得单根立杆受力大小为： 𝑁=1.35(𝑁𝐺1+𝑁𝐺2+𝑁𝐺3)+1.4(𝑁𝑄1+𝑁𝑄2)

=1.35×（27.14+2.88+1.25）+1.4×（0.72+1.44）=45.27 kN。 组合风荷载时，按规范进行荷载组合，得单根立杆受力大小为： 𝑁𝑊=1.35(𝑁𝐺1+𝑁𝐺2+𝑁𝐺3)+0.9×1.4(𝑁𝑄1+𝑁𝑄2)

=1.35×（27.14+2.88+1.25）+0.9×1.4×（0.72+1.44+0.071）=44.94kN。 不组合风荷载时单根立杆受力较不利，故按不组合风荷载的立杆轴向力进行强度及稳定性验算。

强度验算：σ=γ·N/A=1.1×45.27×103/571=79.3MPa<305MPa。满足要求。 稳定性验算：压杆计算长度根据《建筑施工盘扣式脚手架安全技术规范》：l0=μk（h+2a）（h为步距150cm，a为立杆伸出顶层水平杆长度，取50cm）。得l0=1.1（150+2×50）=275cm，则有杆件长细比λ= l0/i=2750/20.1=136.8，查《建筑施工盘扣式脚手架安全技术规范》得压杆稳定性系数φ=0.365。

σ=N/φA=45.27×103/（571×0.365）=217.2MPa<305MPa，满足要求。

3.3.3 内箱支架验算

混凝土厚度按0.45m计算。支架布置为：1.2m×1.2m（横距×纵距），步距为1.2m。 ①、新浇砼自重：NG1=P1*A=26×0.45×1.2×1.2=22.46kN。 ②、模板及支撑楞自重：NG2= P2*A =4×1.2×1.2=5.76kN。

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③、支架自重NG3=1.38kN。

④、施工人员、机具荷载NQ1= P4*A=1×1.2×1.2=1.44kN。 ⑤、砼振捣荷载NQ2= P5*A=2×1.2×1.2=2.88kN。

不组合风荷载时，按规范进行荷载组合，得单根立杆受力大小为： 𝑁=1.35(𝑁𝐺1+𝑁𝐺2+𝑁𝐺3)+1.4(𝑁𝑄1+𝑁𝑄2)

=1.35×（22.46+5.76+1.38）+1.4×（1.44+2.88）=48.71kN。 组合风荷载时，按规范进行荷载组合，得单根立杆受力大小为： 𝑁𝑊=1.35(𝑁𝐺1+𝑁𝐺2+𝑁𝐺3)+0.9×1.4(𝑁𝑄1+𝑁𝑄2)

=1.35×（22.46+5.76+1.38）+0.9×1.4×（1.44+2.88+0.071）=45.49 kN。 不组合风荷载时单根立杆受力较不利，故按不组合风荷载的立杆轴向力进行强度及稳定性验算。

强度验算：σ=γ·N/A=1.1×48.71×103/571=93.84MPa<305MPa。满足要求。 稳定性验算：压杆计算长度根据《建筑施工盘扣式脚手架安全技术规范》：l0=μk（h+2a）（h为步距150cm，a为立杆伸出顶层水平杆长度，取50cm）。得l0=1.1（150+2×50）=275cm，则有杆件长细比λ= l0/i=2750/20.1=136.8，查《建筑施工盘扣式脚手架安全技术规范》得压杆稳定性系数φ=0.365。

σ=N/φA=48.71×103/（571×0.365）=233MPa<305MPa，满足要求。

3.4 底模计算

底模采用δ＝15 mm的胶合板,腹板及横梁区域贴面龙骨满铺故此区域的底模不再进行计算，只针对箱室区域的底模进行计算，此区域内贴面模板的间距为30cm，按连续梁考虑,取单位长度(1.0米)板宽进行计算。

底模面板计算简图：

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模板自重含箱体内模支架、侧模、底模，以混凝土自重的5%计算。混凝土荷载按箱室段进行计算，h=73cm:

钢筋砼荷载：

26×0.73×1=18.98kN/m

胶合板（δ＝15 mm）截面参数及材料力学性能指标: W=bh2/6=1000×152/6=3.75×104mm3 I=bh3/12=1000×153/12=2.81×105mm4 抗弯强度设计值[𝜎0]=13N/mm2 承载力检算:

木方间距300mm，木方宽度100mm，则实际计算间距L=300mm-100mm=200mm； 强度：

Mmax＝ql2/8＝（18.98×1.05）×0.22/8＝0.1kN·m

σmax＝Mmax /W＝0.1×106/3.75×104＝2.67MPa＜[𝜎0]=13 MPa 强度满足要求。 刚度：

按照连续梁均布荷载进行计算，计算公式如下:

0.677ql4f100EI＝0.677×（18.98×1.05）×2004/(100×6×103×2.81×105)＝0.13mm

＜[f0]＝200/400＝0.5mm

刚度满足要求。

3.5 次龙骨100×100mm木方验算

木方间距为300mm，称重梁I14间距最大1.2m，木方跨度1.2m,按简支梁考虑。

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次龙骨计算简图

荷载组合：次龙骨重量取值0.2kN/m q1=（26×0.73+0.2）×0.3=5.8kN/m 承载力计算： 抗弯强度：

Mmax＝q1l2/8＝5.8×1.22/8＝1.04kN·m

σmax＝Mmax /W＝1.04×106/166.7×103＝6.24MPa<[σ0]=13 MPa 强度满足要求。 刚度：按照简支梁均布荷载进行计算，最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的挠度和，计算公式如下:

0.677ql4f100EI

=0.677×5.8×12004/（100×0.6×104×833.3×104）=1.63mm则刚度满足条件。

3.6承重梁验算

I14工字钢跨度最大间距1.2m，在腹板位置按简支梁考虑。

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I14工字钢计算简图

荷载组合：I14工字钢重量取值1.7kN/m

q1=[1.2×（18.98×0.1+0.2+1.12+1.7）+1.4×26×1.48]×0.3=17.93kN/m 承载力计算： 抗弯强度：

Mmax＝q1l2/8＝17.93×1.22/8＝3.23kN·m

σmax＝Mmax /W＝3.23×106/102000＝31.67MPa<[σ0]=190 MPa 强度满足要求。 刚度：按照简支梁均布荷载进行计算，最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的挠度和，计算公式如下:

0.677ql4f100EI

=0.677×17.93×12004（/100×2.06×105×7.12×106）=0.17mm则刚度满足条件。

4、支架立杆地基承载力验算

盘扣底托尺寸为15×15cm，基础采用厚20cmC15砼，按照刚性角45°即有效承载宽度45cm计算，按照单根杆件最大承载力N=48.71KN验算，基础砼有效承压尺寸为45×45cm，则基底承载力要求Pmin=48.71/（0.6×0.6）=135.3KPa。

根据计算结果，要求地基承载力不得低于170kPa，否则需换填处理。

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5、腹板斜支撑钢管计算

外腹板侧模龙骨后采用3根φ48ｘ3mm钢管进行支撑，纵桥向间距每60cm一排，斜撑钢管间距为60cm/每道，每根斜撑钢管需和翼缘板下立柱钢管扣件连接。

图5-1 箱梁模板布置图

⑴、砼侧压力

新浇砼作用于模板的侧压力，按以下的两式进行计算，并取其中的较小值： F=0.22γct0β1β2V0.5; F=γcH;

式中： F—新浇砼对模板的侧压力计算值（KN/m2）； γc—砼的重力密度（KN/m3）,取26KN/m3； V—砼的浇筑速度（m/h）,取0.5m/h； t0—新浇砼的初凝时间（h），取6h； β1—外加剂影响修正系数，取1.0； β2—砼塌落度影响修正系数，取1.15；

H—砼侧压力计算位置处至新浇砼顶面的总高度（m），偏安全按箱梁一次浇筑，取1.5m；

按照公式一进行计算得砼侧压力为： F=0.22×26×6×1.0×1.15×0.50.5=27.91KPa；

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按照公式二进行计算得砼侧压力为： F=26×1.5= 39KPa； 取较小值，为27.91KPa

贴面龙骨跨度为0.3m，承受的荷载为：Q=（27.91+3）×0.3×0.3=2.8KN，通过主龙骨传递到斜撑钢管上，计算简图如下所示：

单根钢管外支撑受力大小为5.6×2=11.2KN，而扣件抗滑承载力为8.0KN，因此支撑钢管至少与2根立柱钢管扣件联接，保险起见至少与3根翼缘板下方立柱钢管扣件联接。另外，为防止立柱钢管失稳，在腹板外侧支撑钢管处加设通向箱梁中心方向的斜钢管并与立柱钢管连接以平衡斜撑钢管的反力，从而保证支架水平方向稳定。

6、结论

现浇支架设计满足要求，施工时需注意：横杆、立杆和斜杆等同步搭设，并且在砼浇注过程中，进行全过程监测和专人检查。

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